Kloroplas dan Ribosom

Sintesis protein adalah proses pencetakan protein yang digunakan untuk membangun maupun memperbaiki bagian sel. Menurut Mawardi (2007), secara garis besar, sintesis protein terjadi melalui 2 tahap, yaitu tahap transkripsi dan tahap translasi. Transkripsi adalah proses penulisan ulang DNA ke dalam mRNA dan terjadi di nukleus. Basa nitrogen DNA dikodekan dalam basa nitrogen RNA. Tahap ini dibagi lagi menjadi 3, yaitu Inisiasi yaitu melekatnya enzim RNA polimerase pada pita DNA dan mulai menyintesis RNA dari titik awal pita, elongasi yaitu enzim akan terus membentuk mRNA hingga terbentuk pita mRNA, terminasi yaitu ketika transkripsi berhenti dan DNA kembali ke bentuk semula, mRNA dilepaskan menuju sitoplasma. Tahap translasi adalah tahap penerjemahan kode mRNA oleh tRNA ke dalam urutan asam amino. Tahap ini terjadi di sitoplasma dengan bantuan ribosom. Translasi dimulai ketika mRNA dan tRNA inisiator berikatan dengan ribosom subunit kecil. Setelah itu, subunit besar berikatan dengan subunit kecil. Inisiasi selesai ketika ribosom sudah terbentuk. Elongasi terjadi setelah tRNA kedua berikatan dengan kodon selanjutnya setelah kodon start. Kodon adalah urutan tiga basa nitrogen pada mRNA. Misalnya, kodon lain setelah kodon start adalah GUC, maka akan berikatan dengan antikodon tRNA CAG yang membawa asam amino valin. Kedua asam amino (valin dan metionin) akan berikatan dengan bantuan enzim peptidil transferase. Setelah keduanya berikatan, tRNA yang membawa metionin akan dilepaskan dari ribosom. Kemudian ribosom bergerak pada molekul mRNA sepanjang satu kodon. Pergerakan ini membuat tRNA kemudian berikatan dengan kodon mRNA ketiga dan membawa asam amino lainnya. Proses elongasi ini terus mengikat asam amino hingga terbentuk rantai polipeptida. Translasi berhenti ketika ribosom mencapai kodon stop pada mRNA. Dengan demikian, rantai polipeptida yang telah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan diolah membentuk protein fungsional.

Esai ini akan membahas secara spesifik tentang dua organel penting dalam sel, yaitu organel fotosintesis, kloroplas dan organel penyintesis protein, ribosom. Organel mana yang memiliki ketahanan lebih kuat? Apakah kloroplas? Apakah ribosom?

Pertama, ditinjau dari serangan virus, kloroplas lebih rentan terserang virus daripada ribosom. Serangan virus pada fungsi kloroplas dapat menyebabkan gangguan fotosintesis tanaman dan berdampak pada kematian tanaman. Menurut Zhao (2016), analisis dengan menggunakan mikroskop elektron menunjukkan bahwa serangan virus tersebut membuat bentuk kloroplas menjadi cacat, seperti pengurangan jumlah total kloroplas dan kelompok kloroplas, bentuk kloroplas yang tidak beraturan, seperti kloroplas yang membesar, kloropas dengan membran yang tertekan, kloroplas berbentuk amoeboid, dan pemanjangan berbentuk pipa pada kloroplas, struktur membran yang tidak lazim, seperti terdapat gelembung di sekitar membran, membran luar yang rusak, dan proliferasi membran, perubahan isi di dalam kloroplas, seperti gelembung kecil atau vakuola kecil di dalam stroma, ruang intermembran membesar, dan peningkatan jumlah dan besar butir-butir kurang lebih sebesar elektron, struktur fotosintesis yang tidak biasa, seperti hilangnya grana, tilakoid yang membesar, dan hilangnya stroma, kloroplas yang benar-benar hancur dan grana yang tersebar di sitoplasma. Hal-hal tersebut adalah indikasi yang menujukkan ketidaknormalan pada kloroplas dan biasa ditemui dalam infeksi virus pada tanaman. Sedangkan jika sel diinfeksi oleh virus, ribosom tidak akan langsung dihancurkan oleh virus, tetapi akan digunakan untuk sintesis protein. Pada saat fase sintesis atau replikasi, virus tentu saja tidak bisa menyintesis komponen-komponennya sendiri, sehingga virus harus menggunakan mesin sintesis protein milik sel inangnya yaitu ribosom. Pertama-tama, DNA virus akan memproduksi enzim penghancur. Enzim tersebut akan menghancurkan DNA bakteri, tetapi tidak menghancurkan DNA virus. Dengan demikian, DNA virus lah yang tersisa di dalam sel dan DNA virus dapat mengambil alih sel. DNA virus mereplikasikan diri berulang kali dengan mengkopi diri membentuk DNA virus dengan jumlah banyak. Selanjutnya, DNA virus tersebut melakukan sintesis protein virus yang akan dijadikan kapsid dengan menggunakan ribosom sel inang dan enzim-enzim sel inang. Setelah bagian-bagian virus disintesis, masuklah ke fase perakitan dimana bagian tubuh virus mengalami perakitan dan terbentuklah beratus-ratus virus yang baru. Pada fase terakhir yaitu fase litik, sel inang akan dipecah karena enzim lisozim virus dan virus menyebar. Pada fase litiklah, ribosom sudah tidak diperlukan dan akan ikut mati bersama sel yang pecah. Jadi, dalam masalah ketahanan terhadap virus, ribosom lebih tahan daripada kloroplas, karena ribosom sangat diperlukan virus untuk membentuk komponen-komponen virus baru.

Kedua, ditinjau dari struktur masing-masing organel, kloroplas memiliki ketahanan yang lebih kuat daripada ribosom. Kloroplas memiliki struktur membran ganda. Masing-masing membran tersusun atas fosfolipid bilayer, mirip dengan membran plasma sel, yang artinya 2 lapisan fosfat dan lemak. Karena strukturnya yang fosfolipid bilayer, maka membran luar bersifat sangat permeabel yang berfungsi untuk melewatkan molekul-molekul kurang dari 10 kilodalton tanpa selektivitas dan mengatur keluar masuknya zat. Sedangkan membran dalam bersifat selektif permeabel berfungsi untuk memilih protein yang keluar masuk dengan transpor aktif. Kedua membran sama-sama berfungsi untuk memilah-milah zat apa yang layak masuk dan keluar. Maka, kemungkinan antigen asing untuk masuk ke dalam kloroplas menjadi berkurang karena pengecekan tersebut. Sedangkan ribosom tidak memiliki membran dan hanya berupa kumpulan rRNA dan beberapa protein. Ribosom tidak memiliki membran supaya ribosom lebih mudah mengambil mRNA dari nukleus dan asam amino bebas untuk memproduksi protein.

Ketiga, ditinjau dari segi keaktifan, kloroplas lebih sering bekerja dibanding ribosom. Kloroplas bekerja setiap waktu dengan reaksi fotosintesisnya. Pada siang hari, terjadi reaksi gelap di stroma dan reaksi terang di tilakoid. Sedangkan pada malam hari, hanya terjadi reaksi gelap di stroma. Kloroplas tidak pernah berhenti bekerja dan selalu menyintesis gula. Sedangkan ribosom hanya bekerja ketika ada perintah dari mRNA untuk menyintesis protein. Ketika tidak ada perintah dari mRNA, kedua subunit ribosom, yaitu subunit besar dan subunit kecil akan memisahkan diri dan menjadi pasif.

Keempat, ditinjau dari teori endosimbiosis. Berdasarkan teori endosimbiosis, kloroplas lebih kuat dibandingkan ribosom. Kloroplas sebelumnya merupakan sel prokariotik autotrof ditelan oleh sel primitif eukariotik heterotrof. Kloroplas tidak dicerna oleh sel primitif eukariotik heterotrof, tetapi bersimbiosis mutualisme bersama dengan sel primitif eukariotik heterotrof. Hal ini menunjukkan bahwa membran ganda pada kloroplas dapat menahan enzim-enzim pencernaan yang dikeluarkan sel primitif eukariotik heterotrof. Jadi, membran ganda kloroplas sekali lagi membuat kloroplas lebih tahan daripada ribosom.

Kelima, ditinjau dari segi perbaikan diri. Kloroplas lebih kuat dibandingkan ribosom. Kloroplas memiliki DNA sirkuler di dalam stroma. DNA disini dapat mengirimkan mRNA pada ribosom di dalam stroma untuk menyintesis protein sendiri. Jadi, jika ada bagian kloroplas yang rusak, kloroplas tidak perlu menunggu nukleus untuk mengirimkan mRNA pada ribosom bebas untuk menyintesis protein dan memperbaiki kloroplas. Kloroplas dapat menyintesis protein sendiri dan memperbaiki bagian yang rusak lebih cepat. Karena itu, kloroplas disebut juga organel semiotonom. Sedangkan ribosom adalah si penyintesis protein. Jadi, ribosom tidak dapat memperbaiki dirinya sendiri.

Dari penjabaran di atas, dapat disimpulkan bahwa kloroplas memiliki ketahanan yang lebih kuat dibandingkan ribosom karena beberapa alasan. Alasan pertama adalah kloroplas memiliki struktur membran ganda yang berfungsi untuk mengatur keluar masuknya zat sehingga dapat mengontrol antigen asing yang masuk, sedangkan ribosom tidak memiliki membran agar sintesis protein lebih mudah. Alasan kedua adalah karena kloroplas tidak pernah berhenti bekerja. Reaksi gelap selalu terjadi dan reaksi terang hanya terjadi pada siang hari, sehingga reaksi fotosintesis terjadi baik malam hari maupun siang hari. Sedangkan ribosom hanya melakukan sintesis protein ketika nukleus mengirimkan mRNA. Jika nukleus tidak mengirimkan mRNA, maka subunit ribosom akan memisahkan diri menjadi subunit besar dan subunit kecil. Kemudian, ribosom akan menjadi pasif. Alasan ketiga adalah teori endosimbiosis. Kloroplas dapat bertahan melawan enzim-enzim pencernaan milik sel primitif eukariotik heterotrof sehingga akhirnya bersimbiosis mutualisme. Alasan terakhir adalah segi kecepatan perbaikan diri. Kloroplas lebih cepat melakukan perbaikan diri karena kloroplas memiliki DNA sirkuler yang dapat digunakan untuk mengirimkan mRNA ke ribosom di dalam kloroplas agar ribosom melakukan sintesis protein. Sintesis protein terjadi dan bagian kloroplas yang rusak langsung terperbaiki. Sedangkan ribosom adalah penyintesis protein, sehingga ribosom tidak dapat bekerja tanpa adanya perintah.

Daftar Pustaka

• Lukman, A. 2012. Evolusi Sel Sebagai Dasar Perkembangan Makhluk Hidup Saat ini. Biospecies, 1(2).
• Karina, A. Teori Endosimbiosis. http://www.academia.edu/5569741/TEORI_ENDOSIMBIOSIS. Diakses pada tanggal 23 Agustus 2017.
• Karmana, Oman. 2008. Biologi untuk Kelas XI Semester 1 Sekolah Menengah Atas. Jakarta: Grafindo.
• Aryulina, Diah. 2006. Biologi 1. Jakarta: Esis.
• Muliadinur. Pengertian, Struktur, dan Fungsi Kloroplas.http://www.dunia-mulyadi.com/2016/03/pengertian-struktur-dan-fungsi-kloroplas.html. Diakses pada tanggal 23 Agustus 2017.
• Zhao J., Zhang X., Hong Y., Liu Y. (2016). Chloroplast in plant-virus interaction. Front. Microbiol.7:1565 10.3389/fmicb.2016.01565
• Schab, Terri. 2017. http://sciencing.com/four-things-make-ribosomes-different-organelles-16687.html. Diakses pada tanggal 23 Agustus 2017
• Prasetyo, Bagus. 2016. Virologi Fisiologi Penyakit Virus Tumbuhan.http://www.academia.edu/30180421/VIROLOGI_FISIOLOGI_PENYAKIT_VIRUS_TUMBUHAN. Diakses pada tanggal 23 Agustus 2017
• Mulyadi, Tedi. 2014. Struktur dan Fungsi Kloroplas.http://budisma.net/2014/12/struktur-dan-fungsi-kloroplas.html. Diakses pada tanggal 23 Agustus 2017
• Firmansyah, Rikky. 2007. Mudah dan Aktif Belajar Biologi. Bandung: Setia Purna Inves
• Thorpe, Neal O. 1984. Cell Biology. New York: John Wiley & Sons